JP2007033262A - 観測方法および観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 リアルタイムに雨量データが収集可能で、システムの構築費用が低減でき、レーダ雨量計や降雨量センサ等を使用することなく短時間の雨量強度等を観測可能な観測システムを実現する。
【解決手段】 所定量の雨量を検出する毎に転倒升雨量計３００から１個のパルスを発生させ、観測装置１００において該パルスにタイムスタンプを付与したＩＰパケット生成して伝送線路４００を経由して基地装置２００に送る。基地装置２００では、ＩＰパケットを受信してそのパルスとタイムスタンプの時刻に基づき集計処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、雨量等を観測する観測方法および観測システムに関するものである。

遠隔地の雨量を観測する従来のシステムは、基地装置からの要求信号に応じて、観測装置側で、予め決まった観測周期（例えば、１分、１０分、３０分、又は１時間等）で集計した雨量データを、基地装置側に伝送する手法が採用されている。

図４はこれを実現するための従来の雨量観測システムの構成を示すブロック図である。該雨量観測システムは、観測装置５００、基地装置６００、観測装置５００側に設置される転倒升雨量計３００、観測装置５００と基地装置６００を接続する伝送路４００から構成される。

転倒升雨量計３００は、升が例えば、雨量０．５ｍｍの計測当り１回転倒して１個のパルスを発生し、あるいは１ｍｍの計測当り１回転倒して１個のパルスを発生する。つまり、ここで発生する１個のパルスはそのときの雨量が０．５ｍｍあるいは１．０ｍｍであることを示す。

観測装置５００は、転倒升雨量計３００が転倒する毎に発生するパルスをパルス入力部５０１に入力し、これをパルス計数部５０２で計数／集計して演算処理部５０３に取り込み、ここで時計部５０４から入力する時刻データを組み合わせることにより所定の観測周期当りの雨量データを作成して、データ蓄積部５０５に蓄積し、基地装置６００からの転送要求に備える。

基地装置６００は、データ送受信部６０１から伝送路４００を経由して観測装置５００に定期的に雨量データ要求信号を送信し、これによってその観測装置５００から雨量データが送られてくると、雨量演算部６０２によって雨量強度その他の演算を行い、その結果をデータ蓄積部６０３に蓄積し、あるいは表示部６０４で表示する。

伝送路４００としては、無線が使用される場合があるが、有線あるいは光ファイバも使用され、雨量データはＩＰパケット化して伝送することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６２３６４号公報

ところが、上記のように予め決まった観測周期で雨量データを採取する方式では、集中豪雨等が発生しているときは、リアルタイム性が要求されるにも拘わらず、雨量データ収集に遅延が生じる。

また、雨量データをＩＰパケット化して伝送する手法は、それを受信する基地装置６００までのＩＰネットワークのトラフィックによって受信タイミング左右される。特に、ＴＣＰコネクションされた伝送路においては、ＴＣＰプロトコル内での再送等が発生し、単にＩＰパケット化するだけでは、雨量パルスの発生時刻が不定であるため、時間雨量や日雨量といった集計演算ができないといった問題が生じる。

また、局地的な気象現象に対応したシステムを構築するためには、観測装置５００の設置場所を多くして、より密度の高い観測網を整備する必要があるが、これまでの観測システムでは、転倒升雨量計３００で得られたパルス信号を計数／集計、演算等を行う機能を観測装置５００自体に備える必要があり、観測装置５００の数が増大するほどシステム構築費用が高額となる。

さらに、転倒升雨量計で発生するパルスの数を観測周期毎にまとめるのみでは、転倒升雨量計で雨量パルスが発生した正確な時刻が不明であり、短時間における雨量強度を求めることができない。そこで、短時間の雨量強度を求めるためには、特別にレーダ雨量計（上空の雨粒の反射エコーから雨量を算出）や降雨量センサ（転倒升雨量計と同じ大きさの受水口で受けた雨水がノズルから灯油層の中に滴下するとき、水滴１個毎に光電スイッチが差動してパルスを発生し、瞬間的な降雨を感知する）を使用する必要があった。

以上は雨量観測についての説明であるが、浮遊粒子状物質や通過車両の検知についても同様な問題がある。

本発明の目的は、上記した問題を解決して、リアルタイムに雨量データ等が収集可能で、システムの構築費用が低減でき、レーダ雨量計や降雨量センサ等を使用することなく短時間の雨量強度等を採取可能にした観測方法および観測システムを提供することである。

請求項１にかかる発明の観測方法は、被測定物を所定量又は所定数検出する毎にセンサでパルスを発生させ、該パルスの発生と該パルスの発生時刻とを内容として含むパケットを前記パルスの発生毎に生成して観測側から伝送路に送り出すことを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の観測方法において、前記パケットを前記伝送路から受信する基地側において前記被測定物に関する集計を時間に関連付けて処理し前記被測定物に関する集計データを作成することを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の観測方法において、前記観測側における前記パケットの時刻が前記基地側に装備された時刻サーバの時刻と同期するように制御されるようにしたことを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載の観測方法において、前記センサは、雨量を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する雨量センサ、浮遊粒子状物質を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する浮遊粒子状物質センサ、又は通過車両を所定台数計測する毎に１個のパルスを発生する車両センサであることを特徴とする。

請求項５にかかる発明の観測システムは、被測定物を所定量又は所定数検出する毎に１個のパルスを発生するセンサと、該センサで発生した前記パルスを取り込んで１個のパルス毎にパケットに変換するとともに該パケットに現在時刻を示すタイムスタンプを付与して伝送路に送出する観測装置とを具備することを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の観測システムにおいて、前記パケットを前記伝送路から受信して前記パルスと前記タイムスタンプに基づき前記被測定物に関する集計処理を行い集計データを作成する基地装置を具備させたことを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項６に記載の観測システムにおいて、前記観測装置に前記パケットに付与するタイムスタンプの時刻を決める時計部および該時計部の時刻を校正する時刻校正手段を具備させるとともに前記基地装置に時計サーバを具備させ、前記時刻校正手段が前記時計サーバの時刻と同期するように制御されるようにしたことを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項５、６又は７に記載の観測システムにおいて、前記センサは、雨量を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する雨量センサ、浮遊粒子状物質を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する浮遊粒子状物質センサ、又は通過車両を所定台数計測する毎に１個のパルスを発生する車両センサであることを特徴とする。

本発明によれば、これを雨量観測に適用させたとき、雨量パルスにタイムスタンプを付与したパケットが伝送されるので、そのパケットが伝送路で多少の遅延を受けることはあっても基地側で雨量パルスの発生時刻を知ることが可能となる。また、短時間の雨量強度は上記のパケットに含まれる雨量パルスとタイムスタンプの時刻によって簡単に算出することができる。さらに、観測側には雨量パルスにタイムスタンプを付与したパケットを生成させて伝送させる機能のみを装備させ、基地側にそれらの雨量パルスの計数や集計機能を設けることでシステムを実現できるので、観測側の数が増大しても、設置面や保守運用面のコスト安を実現できる。本発明は、上記した雨量観測以外の浮遊粒子状物質や通過車両の検知にも同様に適用して同様な利点を発揮させることができる。

図１は本実施例の雨量観測システムの構成を示すブロック図である。本システムは、観測装置１００、基地装置２００、観測装置１００側に設置される転倒升雨量計３００、観測装置１００と基地装置２００を接続する伝送路４００から構成される。観測装置１００は基地装置２００に対して伝送路４００を介して複数が設置されるが、図１では１個のみを示した。

観測装置１００は、転倒升雨量計３００の升が転倒する毎に発生するパルスを入力して波形整形等の処理を行うパルス入力部１０１、そのパルス入力部１０１にから出力するパルスをＩＰパケットに変換するパルス／ＩＰパケット変換部１０２、そのＩＰパケットにタイムスタンプを付与するタイムスタンプ付与部１０３、パルス／ＩＰパケット変換部１０２やタイムスタンプ付与部１０３を制御するメイン処理部１０４、このメイン処理部１０４に時刻データを与える時計部１０５、時計部１０５の時刻校正管理を時刻同期プロトコルにより行うＮＴＰ／ＳＮＴＰクライアント１０６、基地装置２００との間で伝送路４００を介してデータのやりとりを行うデータ送受信部１０７、およびカウンタ１０８等を具備する。カウンタ１０８は観測装置１００の起動時を０としてパルス入力部１０１にパルスが入力する毎にカウンタ値を＋１してメイン処理部１０４に送り、パルス／ＩＰパケット変換部１０２は入力パルスをＩＰパケットに変換するとき、そのカウンタ値を付加する。

基地装置２００は、伝送路４００から伝送されてきたＩＰパケットを受信したり観測装置１００に時刻データを送信するデータ送受信部２０１、受信したＩＰパケットに基づき雨量パルスの計数処理を行う雨量パルス計数処理部２０２、雨量パルス計数処理部の処理結果から雨量強度等の演算を行う雨量演算部２０３、演算結果の雨量データを格納するデータ蓄積部２０４、雨量に関する表示を行う表示部２０５、および時計サーバ２０６等を具備する。

転倒升雨量計３００は、前述したように、升が例えば、雨量０．５ｍｍの計測当り１回転倒して１個のパルスを発生し、あるいは１ｍｍの計測当り１回転倒して１個のパルスを発生する。つまり、ここで発生する１個のパルスは雨量が０．５ｍｍあるいは１．０ｍｍの雨量を示す。

伝送路４００としては、無線、有線、光ファイバ、これらを利用したインターネット網その他が使用できる。

以上において、観測装置１００の時計部１０５は、ＮＴＰ／ＳＮＴＰクライアント１０６によって基地装置２００の時計サーバ２０６の時刻に常に時刻校正されており、この時刻がタイムスタンプ付与部１０３においてＩＰパケットに付加される。

図２はタイムスタンプ付与部１０３でタイムスタンプが付与されたＩＰパケットのフォーマットの説明図である。このＩＰパケットは「ＭＡＣヘッダ」、「ＩＰヘッダ」、「ＴＣＰヘッダ」および「アプリケーションデータ」から構成されている。そして、「アプリケーションデータ」は、当該の観測装置１００が複数設置した観測装置の内のいずれであるかを示すＩＤコードである「観測装置ＩＤ」、雨量パルスが入力してきた時刻（年月日時分秒）を示す「タイムスタンプ」、当該のパルスの入力順番を示す「カウンタ値」、および雨量計３００、ＩＰパケット変換部１０２等その他機器のステータス情報である「装置監視情報」から構成されている。

本実施例では、転倒升雨量計３００からパルスが発生する毎に、観測装置１００において上記したように「タイムスタンプ」が付与されたＩＰパケットが作成されて、伝送路４００を介して基地装置２００に送られ、ここでそのＩＰパケットが取り込まれて、雨量パルス計数処理部２０２で雨量パスルの計数が行われ雨量演算部２０３において集計演算処理が行われて、リアルタイムの雨量データが得られる。この雨量データを基に、雨量強度、所定期間の雨量の平均値、最小値、最大値等を得ることができる。また、ＷＥＢサーバを備えれば、この演算結果を基地装置２００からネットワークによって図示しないクライアント端末に転送して雨量に関する情報提供をすることも可能となる。

従来では、短時間の雨量強度を求めるためには、前述したように、レーダ雨量計や降雨量強度センサを用いる必要があったが、本実施例では、雨量パルスの発生した正確な時刻を基地装置２００で知ることができるので、レーダ雨量計や降雨量強度センサを用いることなく、基地装置２００において、前回の雨量パルス発生時刻と今回の雨量パルス発生時刻の時間差から雨量強度を求めることができる。

図３はこの雨量強度を基地装置２００において演算する一例の説明図である。ここでは、転倒升雨量計３００として、１転倒１ｍｍ雨量タイプのものを使用したときの例について説明する。いま、６月６日の１０時３１分１５秒に転倒升雨量計３００が転倒し、同日同時３１分４５秒に再度転倒し、同日同時３２分４５秒に再度転倒したとする。このとき、第１回目の転倒から第２回目の転倒まで３０秒かかっているので、この間の雨量強度は１ｍｍ×２×６０＝１２０ｍｍ／ｈとなる。また、第２回目の転倒から第３回目の転倒までは６０秒かかっているので、この間の雨量強度は１ｍｍ×６０＝６０ｍｍ／ｈとなる。このように、６０〜１２０ｍｍ／ｈといった大雨・集中豪雨では、それに対する雨量パルスの入力間隔は、１転倒１ｍｍ雨量タイプの転倒升雨量計の場合では、３０秒〜６０秒でこれを検出できることから、大雨状況下でもリアルタイム性を損なうことなく、即座に雨量強度を得ることができる。

また、本実施例で得られる雨量強度はその検出精度が極めて高くなる。いま、１６時５０分時点に演算を行う場合で、１６時４４分２５秒〜１６時４９分２７秒の間（５分２秒の間）に５パルス（５ｍｍ）の降水があったときの雨量強度は５９．６ｍｍ／ｈであり、１６時４４分２５秒〜１６時４９分２８秒の間（５分３秒の間）に５パルス（５ｍｍ）の降水があったときの雨量強度は５９．４ｍｍ／ｈであり、その分解能は０．２ｍｍと極めて小さくなる。これに対し、従来方式による雨量強度は、例えば１分演算された雨量から雨量強度を５分更新演算により求める（従来の降雨レーダの更新周期と同じ）と、５分間に５パルス（５ｍｍ）の降水があったときの雨量強度は６０ｍｍ／ｈであり、５分間に６パルス（６ｍｍ）の降水があったときの雨量強度は７２ｍｍ／ｈであり、その分解能は１２ｍｍと大幅に大きくなる。このように、本実施例の雨量観測システムにより得られる雨量強度は、１ｍｍ当り秒単位のタイムスタンプが付与されていることから、従来例のそれに比較して、極めて高い分解能で表すことができる。

また、通常では、ＩＰネットワーク上でのＩＰパケット伝送において、ＩＰパケット送出時に他のシステムのトラフィック等によって輻輳が発生していると、このＩＰパケットは再送処理が行われ、基地装置２００への到達に遅延が発生することがあるが、本実施例では、ＩＰパケットに「タイムスタンプ」を付与しているので、雨量パルスの発生時刻をＩＰパケットから判別でき、伝送路４００における遅延があっても、雨量パルスの発生した正確な時刻を基地装置２００で知ることが可能となり、その集計演算に時刻を加味できるので、リアルタイムの雨量データを得ることができる。

また、このＩＰパケットには生雨量（観測開始からのパルス入力回数に相当）にあたる「カウンタ値」が付与されているので、仮に１パルス分のＩＰパケットが欠落していても、次のパルスがＩＰパケットにより伝送されてきたとき、このＩＰパケット内の「カウンタ値」からこの間に１パルス分のＩＰパケットがの欠落があったことを知ることができ、雨量集計に誤りが発生することを防止できる。

また、本実施例では、観測装置１００の側では、雨量パルスを「タイムスタンプ」とともにＩＰパケット化して送信するのみで良く、雨量パルスの計数、集計、演算等の処理を行う必要はない。これらの雨量パルスの計数、集計、演算等の機能は、もっぱら基地装置２００に持たせることができる。基地装置２００に多機能を持たせることは、従来ではサーバコンピュータの処理能力の制約もあり非効率な方式と考えられたが、現在では処理能力が飛躍的向上しており、観測装置１００の数が増加しても処理能力上の問題は生じないばかりか、一旦システムを構築した後に観測装置１００の数を増大させても、同じ機能で実現できるので簡単に対応でき、システム構築上のコストの面で有利となる。運用規定の変更の場合も、基地装置２００において一括管理できることから、保守運用も容易となり、その後の運用経費も安価となる。

なお、以上では雨量観測システムについて説明したが、本システムは転倒升雨量計３００を別のセンサに置き換えることで、多方面に応用可能となる。例えば空気中に浮遊している粒子を計測する浮遊粒子状物質計測センサ（一定量計測毎にパルスを発生する）に置き換えれば空気汚染度をリアルタイムに計測することができ、道路を通過する車両を検知する車両センサ（通過する車両を検知する毎にパルスを発生する）に置き換えれば単位時間当りの車両通過台数をリアルタイムに計測することができる。

本実施例の雨量観測システムの構成を示すブロック図である。 本実施例のＩＰパケットのフォーマットの説明図である。 本実施例の雨量強度測定の説明図である。 従来の雨量観測システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００：観測装置、１０１：パルス入力部、１０２：パルス／ＩＰパケット変換部、１０３：タイムスタンプ付与部、１０４：メイン処理部、１０５：時計部、１０６：ＮＴＰ／ＳＮＴＰクライアント、１０７：データ送受信部
２００：基地装置、２０１：データ送受信部、２０２：雨量パルス計数処理部、２０３：雨量演算部、２０４：データ蓄積部、２０５：表示部、２０６：時計サーバ
３００：転倒升雨量計
４００：伝送路

Claims (8)

1. 被測定物を所定量又は所定数検出する毎にセンサでパルスを発生させ、該パルスの発生と該パルスの発生時刻とを内容として含むパケットを前記パルスの発生毎に生成して観測側から伝送路に送り出すことを特徴とする観測方法。
2. 請求項１に記載の観測方法において、
   前記パケットを前記伝送路から受信する基地側において前記被測定物に関する集計を時間に関連付けて処理し前記被測定物に関する集計データを作成することを特徴とする観測方法。
3. 請求項２に記載の観測方法において、
   前記観測側における前記パケットの時刻が前記基地側に装備された時刻サーバの時刻と同期するように制御されるようにしたことを特徴とする観測方法。
4. 請求項１、２又は３に記載の観測方法において、
   前記センサは、雨量を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する雨量センサ、浮遊粒子状物質を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する浮遊粒子状物質センサ、又は通過車両を所定台数計測する毎に１個のパルスを発生する車両センサであることを特徴とする観測方法。
5. 被測定物を所定量又は所定数検出する毎に１個のパルスを発生するセンサと、該センサで発生した前記パルスを取り込んで１個のパルス毎にパケットに変換するとともに該パケットに現在時刻を示すタイムスタンプを付与して伝送路に送出する観測装置とを具備することを特徴とする観測システム。
6. 請求項５に記載の観測システムにおいて、
   前記パケットを前記伝送路から受信して前記パルスと前記タイムスタンプに基づき前記被測定物に関する集計処理を行い集計データを作成する基地装置を具備させたことを特徴とする観測システム。
7. 請求項６に記載の観測システムにおいて、
   前記観測装置に前記パケットに付与するタイムスタンプの時刻を決める時計部および該時計部の時刻を校正する時刻校正手段を具備させるとともに前記基地装置に時計サーバを具備させ、前記時刻校正手段が前記時計サーバの時刻と同期するように制御されるようにしたことを特徴とする観測システム。
8. 請求項５、６又は７に記載の観測システムにおいて、
   前記センサは、雨量を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する雨量センサ、浮遊粒子状物質を所定量計測する毎に１個のパルスを発生する浮遊粒子状物質センサ、又は通過車両を所定台数計測する毎に１個のパルスを発生する車両センサであることを特徴とする観測システム。
   

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